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讲义10 破解电解池中膜的作用-2022年高考化学二轮专题精品讲义【电化学专题】
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讲义10 电化学中离子交换膜的作用
1、离子交换膜的类型和作用
2、“隔膜”电解池的解题步骤
第一步：分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜
第二步：写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向
第三步：分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成
危险
3、多室电解池中膜的应用：多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的
(1)两室电解池
①制备原理：工业上利用如图两室电解装置制备烧碱
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质
②阳离子交换膜的作用
防止了两极产生的H2和Cl2混合爆炸。避免了Cl2和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量
(2)三室电解池
利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。
阴极的NO被还原为NH：NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，NH通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的NO被氧化为NO：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，NO通过阴离子交换膜进入中间室。根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。
(3)多室电解池
利用“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示。
电解稀硫酸的阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室
【常见题型归纳】
应用一 用于物质的分离和提纯
1、一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是( )
A．Cl－由中间室移向左室 B．X气体为CO2
C．处理后的含NO废水的pH降低 D．电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下X气体的体积为22.4 L
应用二 判断离子的迁移方向
2、KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式________________________________
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________
3、制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为
____________。电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5
应用三 判断离子交换膜的类型
4、四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是( )
A．b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
B．通电后Ⅲ室中的Cl－透过c迁移至阳极区
C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高
D．电池总反应为4NaCl＋6H2O4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑
【课后作业】
1、用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
2、高铁酸盐(如Na2FeO4)已经被广泛应用在水处理方面，以铁质材料为阳极，在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐，装置如图。下列说法不正确的是( )
A．a为阳极，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O
B．为防止高铁酸根扩散被还原，则离子交换膜为阳离子交换膜
C．在电解过程中溶液中的阳离子向a极移动
D．铁电极上有少量气体产生原因可能是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
3、海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、SO，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是( )
A．b膜是阳离子交换膜 B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA
A．电极N为阳极，电极M上H＋发生还原反应 B．电极M的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．d处流进粗KOH溶液，e处流出纯KOH溶液 D．b处每产生11.2 L气体，必有1 mol K＋穿过阳离子交换膜
5、如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是( )
A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋ B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
C．放电时，Na＋经过离子交换膜由b池移向a池 D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4
6、电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如图所示。下列说法中不正确的是( )
A．阴极产生的物质A是H2 B．溶液中Na＋由阳极室向阴极室迁移
C．阳极OH－放电，H＋浓度增大，CO转化为HCO D．物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性
7、一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是( )
A．气体X是氢气，电极E是阴极 B．H＋由左室进入右室，发生还原反应
C．该储氢过程就是C6H6与氢气反应的过程 D．电极D的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12
8、最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为
①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋ ②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋。该装置工作时，下列叙述错误的是( )
A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性
9、在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2。其原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．电源B极为负极
B．通电后，若有0.1 mol H2生成，则转移0.2 mol电子
C．通电后，H＋通过质子交换膜向右移动，最终右侧溶液pH减小
D．与电源A极相连的惰性电极上发生的反应为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋
10、氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是( )
A．通电后，阴极室溶液的pH增大 B．阳极电极反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小
11、一种浓差电池如图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选择性透过Cl-和Na+，在两电极板形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是( )
A．a电极为电池的正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜
C．阳极（负极）隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持
D．该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵，电极产物也没有经济价值
12、利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是( )
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+===2H++2MV+
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
13、甲醇燃料电池能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示意图如图，其总反应为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是( )
A．电极A是负极，发生氧化反应 B．电池工作时，电解液中的H＋通过质子交换膜向B电极迁移
C．放电前后电解质溶液的pH不变 D．b物质在电极上发生的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋＝2H2O
14、钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。硼化钒（VB2）-空气电池的放电反应为4VB2+11O2===B2O3+2V2O5，以该电池为电源制备钛的装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．电解过程中，OH-由阴离子交换膜右侧向左侧迁移
B．Pt极反应式为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O
C．电解过程中，铜极附近电解质溶液的pH减小
D．若石墨极只收集到4.48LCl2气体，则理论上制备4.8gTi
15、磷酸亚铁锂(LiIFePO4)电池(如图所示)是新能源汽车的动力电池之一。M电极是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池的总反应为LixC6＋Li1－xFePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是( )
A．放电时，Li＋向M电极移动
B．充电时电路中每通过0.5mol电子，就有36g碳和金属锂复合在一起
C．放电时，M电极的电极反应为
D．充电时，N电极的电极反应为LiFePO4－xe－＝xLi＋＋Li1－xFePO4
16、现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如下图所示，下列说法正确的是( )
A.该装置为电解装置，B为阳极
B.A极的电极反应式为 + e- = Cl－ +
C.当外电路中有0.1 mol e-转移时，A极区增加的H+的个数为0.1 NA
D.电子从B极沿导线经小灯泡流向A极
17、如图所示装置为新型电池，放电时电池的总反应式为NaBr3+2Na2S2＝3NaBr+Na2S4，下列说法正确的是( )
A.放电时A电极的反应式为2Na2S2+2e﹣═Na2S4+2Na+
B.放电时Na+从左向右通过阳离子交换膜
C.外电路中的电流方向为A→灯泡→B
D.放电时B电极发生氧化反应
18、三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液碱性增强
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．阴极区溶液pH降低，阳极区溶液pH升高
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
19、硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为：H3BO3+OH-＝B(OH)4一，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。下列说法正确的是( )
A．当电路中通过1mol电子时，可得到lmolH3BO3
B．将电源的正负极反接，工作原理不变
C．阴极室的电极反应式为：2H2O-4e-＝O2+4H+
D．B(OH)4一穿过阴膜进入阴极室，Na+穿过阳膜进入产品室
20、用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH) 3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )
A．阴极与阳极产生的气体体积比为1：2
B．b极的电极反应式为2H2O－2eˉ=O2↑+4H+
C．产品室中发生的反应是B(OH)3+OHˉ=B(OH)4ˉ
D．每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22g
【电化学中离子交换膜的作用】答案
应用一 用于物质的分离和提纯
1、C[解析] 该电池中，NO得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，装置左边电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应生成X，电极反应C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋。放电时，电解质溶液中阴离子Cl－移向负极室(左室)，A项正确；X气体为CO2，B项正确；正极反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，H＋参加反应导致溶液酸性减弱，溶液的pH增大，C项错误；根据负极电极反应C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋知，电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下CO2气体的体积为×6×22.4 L·mol－1＝22.4 L，D项正确。
应用二 判断离子的迁移方向
2、①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ ②K＋ a到b
[解析]①该装置为电解池，电解时阴极电解质为KOH，水中氢离子放电，故电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K＋，在电解池中离子移动方向为阳离子移向阴极，故K＋由a到b。
3、2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ a
[解析]根据题中的图示，左侧为电解池的阳极，右侧为电解池的阴极，离子交换膜均为阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阳极的电解质溶液为硫酸，所以阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则阳极的氢离子会透过阳离子交换膜进入a室，与a室中的SO2碱吸收液中含有的Na2SO3发生反应生成NaHSO3，所以a室中的NaHSO3浓度增加。
4、D[解析] 由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H2O放电生成O2和H＋，阴极上H2O放电生成H2和OH－；H＋透过c，Cl－透过b，二者在b、c之间的Ⅲ室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Na＋透过a，NaOH的浓度变大，所以a也是阳离子交换膜，故A、B两项均错误；电解一段时间后，Ⅰ中的溶液的c(OH－)升高，pH升高，Ⅱ中为NaCl溶液，pH不变，Ⅲ中有HCl生成，故c(H＋)增大，pH减小，Ⅳ中H＋移向Ⅲ，H2O放电生成O2，使水的量减小，c(H＋)增大，pH减小，C不正确。
【课后作业】
1、C Fe电极与电源正极相连，则Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，反应中生成Fe2＋，溶液由无色变为浅绿色，A错误；阴极上H＋得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；电解过程中阴极上消耗H＋，则阴极室溶液的pH升高，C正确；电解时，(NH4)2SO4溶液中NH向阴极室迁移，故阴极室溶液中的溶质可能为(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等，D错误。
2、C 铁电极材料为阳极，在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐，所以铁是阳极，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，故A正确；阳离子交换膜可以阻止FeO进入阴极区域，故B正确；在电解过程中溶液中的阳离子向阴极移动，所以阳离子向b极移动，故C错误；铁电极上发生氧化反应，所以生成的气体可能是氧气，电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故D正确。
3、A 因为阴极是阳离子反应，所以b膜为阳离子交换膜，选项A正确；A极室Cl－在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，选项B错误；淡化工作完成后，A室Cl－失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室H＋得电子产生氢气，OH－浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，pH大小为pHA
5、C 放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24 L H2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。
6、D 阴极上发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则阴极上产生的物质A是H2，A正确；电解池中阳离子向阴极移动，则Na＋由阳极室向阴极室迁移，B正确；由图可知，阳极上产生O2，则阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液中c(H＋)增大，CO转化为HCO，C正确；由图可知，阴极区得到NaOH溶液，为不引入杂质，物质B应为NaOH，其作用是增强溶液的导电性，D错误。
7、D 由图可知，苯(C6H6)在D电极加氢还原生成环己烷(C6H12)，则电极D是阴极，电极E是阳极，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故气体X是氧气，A错误；电解池中阳离子向阴极移动，则H＋由右室进入左室，发生还原反应，B错误；阴极上苯(C6H6)被还原生成环己烷(C6H12)，电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12，根据阴、阳极上发生的反应及得失电子守恒推知电池总反应式为2C6H6＋6H2O===2C6H12＋3O2↑，故该储氢过程就是C6H6与水反应的过程，C错误，D正确。
8、C 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
9、C 电解有机废水(含CH3COOH)，在阴极上氢离子得电子生成氢气，即2H＋＋2e－===H2↑，则连接阴极的B极为负极，选项A正确；通电后，若有0.1 mol H2生成，根据电极反应式2H＋＋2e－===H2↑可知转移0.2 mol电子，选项B正确；在阴极上氢离子得电子生成氢气，但是氢离子会经过质子交换膜向右移动进入阴极室，阴极室的pH几乎保持不变，选项C不正确；与电源A极相连的惰性电极是阳极，电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，选项D正确。
10、C 通电后，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则溶液的pH增大，故A正确；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故B正确；根据阳极电极反应式可知得到1 mol产品HI，则转移1 mol电子，阳极室溶液质量减少9 g，故C错误；通电过程中，原料室中的Na＋移向阴极室，I－移向产品室，所以NaI的浓度逐渐减小，故D正确。
11、D【解析】A. b电极电子流出，b为电池的负极，a电极为电池的正极，电极反应为，故A正确；B. 钠离子向a电极方向移动，氯离子向b电极方向移动，所以A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜，故B正确；C. 阳极（负极）隔室中氯离子放电产生氯气，保持溶液中的电荷守恒，故C正确；D. 电极产物有氢气，是很好的清洁能源，氯气是重要的化工原料，经济价值是非常高的，故D错误；答案选D。
12、B【解析】A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。
13、C【解析】A．根据图示，电子由A极流出，沿导线流向B极，则A为负极、B为正极，A极发生氧化反应，故A正确；
B．原电池工作时，电解质溶液中阳离子H+向正极B移动，故B正确；C．电池反应式为2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O，有水生成导致溶液体积增大，溶质浓度减小，则c(H+)减小，所以溶液的pH增大，故C错误；D．正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，故D正确；故选C。
14、B【解析】A、Pt是负极，原电池中阴离子移向负极，OH-由阴离子交换膜左侧向右侧迁移，故A错误；B、Pt是负极，VB2发生氧化反应，负极反应式为2VB2-22e-+22OH-===V2O5+2B2O3+11H2O， 故B正确；C、铜是正极，正极反应是O2+2H2O+4e-=4OH-，正极生成OH-，铜极附近电解质溶液pH增大，故C错误；D、没有指明氯气是否处于“标准状况”，不能根据摩尔体积22.4L·mol-1计算，故D项错误。答案选B。
15、D【解析】A.放电时，原电池内部阳离子向正极移动，即Li＋向N极移动，A错误；B.充电时电路中每通过0.5mol电子，则有0.5molLi生成，就有36/xg碳和金属锂复合在一起，B错误；C.放电时，C的化合价未变，Li失电子生成锂离子，M电极的电极反应为LixC-xe-=xLi++6C，C错误；D.充电时，N电极的电极反应为LiFePO4－xe－＝xLi＋＋Li1－xFePO4，D正确；
16、D【解析】A．该装置中没有电源，为原电池，根据氢离子的移动方向可知，A为正极，B为负极，故A错误；B． + e- = Cl－ + 质量不守恒，A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为 + 2e-+H+ = Cl－ + ，故B错误；
C．根据电荷守恒，当外电路中有0.2mole-转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，而发生 + 2e-+H+ = Cl－ + ，则A极区增加的H+的个数为0.1NA，故C错误；
D．原电池中电子从负极B沿导线经小灯泡流向正极A，故D正确；
故选D。
17、B【解析】A、由放电时电池的总反应式为NaBr3+2Na2S2＝3NaBr+Na2S4可知，A为原电池的负极，反应为2S22-﹣2e﹣＝S42-，故A错误；
B、放电时Na+从负极通过阳离子交换膜移向正极，A为原电池的负极，B为原电池的正极，所以Na+从左向右通过阳离子交换膜，故B正确；
C、A为原电池的负极，B为原电池的正极，所以电流方向为B→灯泡→A，故C错误；
D、B为原电池的正极，发生还原反应，故D错误；
18、B
19、A
20、D
1、离子交换膜的类型和作用
2、“隔膜”电解池的解题步骤
第一步：分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜
第二步：写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向
第三步：分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成
危险
3、多室电解池中膜的应用：多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的
(1)两室电解池
①制备原理：工业上利用如图两室电解装置制备烧碱
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质
②阳离子交换膜的作用
防止了两极产生的H2和Cl2混合爆炸。避免了Cl2和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量
(2)三室电解池
利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。
阴极的NO被还原为NH：NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，NH通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的NO被氧化为NO：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，NO通过阴离子交换膜进入中间室。根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。
(3)多室电解池
利用“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示。
电解稀硫酸的阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2PO穿过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室
【常见题型归纳】
应用一 用于物质的分离和提纯
1、一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是( )
A．Cl－由中间室移向左室 B．X气体为CO2
C．处理后的含NO废水的pH降低 D．电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下X气体的体积为22.4 L
应用二 判断离子的迁移方向
2、KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式________________________________
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________
3、制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为
____________。电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5
应用三 判断离子交换膜的类型
4、四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是( )
A．b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
B．通电后Ⅲ室中的Cl－透过c迁移至阳极区
C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高
D．电池总反应为4NaCl＋6H2O4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑
【课后作业】
1、用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
2、高铁酸盐(如Na2FeO4)已经被广泛应用在水处理方面，以铁质材料为阳极，在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐，装置如图。下列说法不正确的是( )
A．a为阳极，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O
B．为防止高铁酸根扩散被还原，则离子交换膜为阳离子交换膜
C．在电解过程中溶液中的阳离子向a极移动
D．铁电极上有少量气体产生原因可能是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
3、海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、SO，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是( )
A．b膜是阳离子交换膜 B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA
A．电极N为阳极，电极M上H＋发生还原反应 B．电极M的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．d处流进粗KOH溶液，e处流出纯KOH溶液 D．b处每产生11.2 L气体，必有1 mol K＋穿过阳离子交换膜
5、如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是( )
A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋ B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋
C．放电时，Na＋经过离子交换膜由b池移向a池 D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4
6、电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如图所示。下列说法中不正确的是( )
A．阴极产生的物质A是H2 B．溶液中Na＋由阳极室向阴极室迁移
C．阳极OH－放电，H＋浓度增大，CO转化为HCO D．物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性
7、一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是( )
A．气体X是氢气，电极E是阴极 B．H＋由左室进入右室，发生还原反应
C．该储氢过程就是C6H6与氢气反应的过程 D．电极D的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12
8、最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为
①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋ ②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋。该装置工作时，下列叙述错误的是( )
A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S
C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性
9、在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2。其原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A．电源B极为负极
B．通电后，若有0.1 mol H2生成，则转移0.2 mol电子
C．通电后，H＋通过质子交换膜向右移动，最终右侧溶液pH减小
D．与电源A极相连的惰性电极上发生的反应为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋
10、氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是( )
A．通电后，阴极室溶液的pH增大 B．阳极电极反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小
11、一种浓差电池如图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选择性透过Cl-和Na+，在两电极板形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是( )
A．a电极为电池的正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
B．A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜
C．阳极（负极）隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持
D．该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵，电极产物也没有经济价值
12、利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是( )
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+===2H++2MV+
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
13、甲醇燃料电池能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示意图如图，其总反应为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是( )
A．电极A是负极，发生氧化反应 B．电池工作时，电解液中的H＋通过质子交换膜向B电极迁移
C．放电前后电解质溶液的pH不变 D．b物质在电极上发生的电极反应式为：O2＋4e－＋4H＋＝2H2O
14、钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。硼化钒（VB2）-空气电池的放电反应为4VB2+11O2===B2O3+2V2O5，以该电池为电源制备钛的装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．电解过程中，OH-由阴离子交换膜右侧向左侧迁移
B．Pt极反应式为2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O
C．电解过程中，铜极附近电解质溶液的pH减小
D．若石墨极只收集到4.48LCl2气体，则理论上制备4.8gTi
15、磷酸亚铁锂(LiIFePO4)电池(如图所示)是新能源汽车的动力电池之一。M电极是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池的总反应为LixC6＋Li1－xFePO4LiFePO4+6C。下列说法正确的是( )
A．放电时，Li＋向M电极移动
B．充电时电路中每通过0.5mol电子，就有36g碳和金属锂复合在一起
C．放电时，M电极的电极反应为
D．充电时，N电极的电极反应为LiFePO4－xe－＝xLi＋＋Li1－xFePO4
16、现在污水治理越来越引起人们重视，可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚()，其原理如下图所示，下列说法正确的是( )
A.该装置为电解装置，B为阳极
B.A极的电极反应式为 + e- = Cl－ +
C.当外电路中有0.1 mol e-转移时，A极区增加的H+的个数为0.1 NA
D.电子从B极沿导线经小灯泡流向A极
17、如图所示装置为新型电池，放电时电池的总反应式为NaBr3+2Na2S2＝3NaBr+Na2S4，下列说法正确的是( )
A.放电时A电极的反应式为2Na2S2+2e﹣═Na2S4+2Na+
B.放电时Na+从左向右通过阳离子交换膜
C.外电路中的电流方向为A→灯泡→B
D.放电时B电极发生氧化反应
18、三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO42-离子向正极迁移，正极区溶液碱性增强
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C．阴极区溶液pH降低，阳极区溶液pH升高
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
19、硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为：H3BO3+OH-＝B(OH)4一，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。下列说法正确的是( )
A．当电路中通过1mol电子时，可得到lmolH3BO3
B．将电源的正负极反接，工作原理不变
C．阴极室的电极反应式为：2H2O-4e-＝O2+4H+
D．B(OH)4一穿过阴膜进入阴极室，Na+穿过阳膜进入产品室
20、用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH) 3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )
A．阴极与阳极产生的气体体积比为1：2
B．b极的电极反应式为2H2O－2eˉ=O2↑+4H+
C．产品室中发生的反应是B(OH)3+OHˉ=B(OH)4ˉ
D．每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22g
【电化学中离子交换膜的作用】答案
应用一 用于物质的分离和提纯
1、C[解析] 该电池中，NO得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，装置左边电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应生成X，电极反应C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋。放电时，电解质溶液中阴离子Cl－移向负极室(左室)，A项正确；X气体为CO2，B项正确；正极反应为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，H＋参加反应导致溶液酸性减弱，溶液的pH增大，C项错误；根据负极电极反应C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋知，电路中每通过4 mol电子，产生标准状况下CO2气体的体积为×6×22.4 L·mol－1＝22.4 L，D项正确。
应用二 判断离子的迁移方向
2、①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ ②K＋ a到b
[解析]①该装置为电解池，电解时阴极电解质为KOH，水中氢离子放电，故电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K＋，在电解池中离子移动方向为阳离子移向阴极，故K＋由a到b。
3、2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ a
[解析]根据题中的图示，左侧为电解池的阳极，右侧为电解池的阴极，离子交换膜均为阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阳极的电解质溶液为硫酸，所以阳极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，则阳极的氢离子会透过阳离子交换膜进入a室，与a室中的SO2碱吸收液中含有的Na2SO3发生反应生成NaHSO3，所以a室中的NaHSO3浓度增加。
4、D[解析] 由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H2O放电生成O2和H＋，阴极上H2O放电生成H2和OH－；H＋透过c，Cl－透过b，二者在b、c之间的Ⅲ室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Na＋透过a，NaOH的浓度变大，所以a也是阳离子交换膜，故A、B两项均错误；电解一段时间后，Ⅰ中的溶液的c(OH－)升高，pH升高，Ⅱ中为NaCl溶液，pH不变，Ⅲ中有HCl生成，故c(H＋)增大，pH减小，Ⅳ中H＋移向Ⅲ，H2O放电生成O2，使水的量减小，c(H＋)增大，pH减小，C不正确。
【课后作业】
1、C Fe电极与电源正极相连，则Fe作阳极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，反应中生成Fe2＋，溶液由无色变为浅绿色，A错误；阴极上H＋得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B错误；电解过程中阴极上消耗H＋，则阴极室溶液的pH升高，C正确；电解时，(NH4)2SO4溶液中NH向阴极室迁移，故阴极室溶液中的溶质可能为(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等，D错误。
2、C 铁电极材料为阳极，在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐，所以铁是阳极，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O，故A正确；阳离子交换膜可以阻止FeO进入阴极区域，故B正确；在电解过程中溶液中的阳离子向阴极移动，所以阳离子向b极移动，故C错误；铁电极上发生氧化反应，所以生成的气体可能是氧气，电极反应式是4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，故D正确。
3、A 因为阴极是阳离子反应，所以b膜为阳离子交换膜，选项A正确；A极室Cl－在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，选项B错误；淡化工作完成后，A室Cl－失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室H＋得电子产生氢气，OH－浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，pH大小为pHA
5、C 放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24 L H2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。
6、D 阴极上发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则阴极上产生的物质A是H2，A正确；电解池中阳离子向阴极移动，则Na＋由阳极室向阴极室迁移，B正确；由图可知，阳极上产生O2，则阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液中c(H＋)增大，CO转化为HCO，C正确；由图可知，阴极区得到NaOH溶液，为不引入杂质，物质B应为NaOH，其作用是增强溶液的导电性，D错误。
7、D 由图可知，苯(C6H6)在D电极加氢还原生成环己烷(C6H12)，则电极D是阴极，电极E是阳极，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故气体X是氧气，A错误；电解池中阳离子向阴极移动，则H＋由右室进入左室，发生还原反应，B错误；阴极上苯(C6H6)被还原生成环己烷(C6H12)，电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12，根据阴、阳极上发生的反应及得失电子守恒推知电池总反应式为2C6H6＋6H2O===2C6H12＋3O2↑，故该储氢过程就是C6H6与水反应的过程，C错误，D正确。
8、C 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
9、C 电解有机废水(含CH3COOH)，在阴极上氢离子得电子生成氢气，即2H＋＋2e－===H2↑，则连接阴极的B极为负极，选项A正确；通电后，若有0.1 mol H2生成，根据电极反应式2H＋＋2e－===H2↑可知转移0.2 mol电子，选项B正确；在阴极上氢离子得电子生成氢气，但是氢离子会经过质子交换膜向右移动进入阴极室，阴极室的pH几乎保持不变，选项C不正确；与电源A极相连的惰性电极是阳极，电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，选项D正确。
10、C 通电后，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则溶液的pH增大，故A正确；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故B正确；根据阳极电极反应式可知得到1 mol产品HI，则转移1 mol电子，阳极室溶液质量减少9 g，故C错误；通电过程中，原料室中的Na＋移向阴极室，I－移向产品室，所以NaI的浓度逐渐减小，故D正确。
11、D【解析】A. b电极电子流出，b为电池的负极，a电极为电池的正极，电极反应为，故A正确；B. 钠离子向a电极方向移动，氯离子向b电极方向移动，所以A为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜，故B正确；C. 阳极（负极）隔室中氯离子放电产生氯气，保持溶液中的电荷守恒，故C正确；D. 电极产物有氢气，是很好的清洁能源，氯气是重要的化工原料，经济价值是非常高的，故D错误；答案选D。
12、B【解析】A项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用MV+和MV2+的相互转化，化学能转化为电能，故可提供电能，故A正确；B项、左室为负极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+—e—= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+，故B错误；C项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成MV+，电极反应式为MV2++e—= MV+，放电生成的MV+与N2在固氮酶的作用下反应生成NH3和MV2+，故C正确；D项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故D正确。
13、C【解析】A．根据图示，电子由A极流出，沿导线流向B极，则A为负极、B为正极，A极发生氧化反应，故A正确；
B．原电池工作时，电解质溶液中阳离子H+向正极B移动，故B正确；C．电池反应式为2CH3OH+3O2═2CO2+4H2O，有水生成导致溶液体积增大，溶质浓度减小，则c(H+)减小，所以溶液的pH增大，故C错误；D．正极上氧气得电子和氢离子反应生成水，正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O，故D正确；故选C。
14、B【解析】A、Pt是负极，原电池中阴离子移向负极，OH-由阴离子交换膜左侧向右侧迁移，故A错误；B、Pt是负极，VB2发生氧化反应，负极反应式为2VB2-22e-+22OH-===V2O5+2B2O3+11H2O， 故B正确；C、铜是正极，正极反应是O2+2H2O+4e-=4OH-，正极生成OH-，铜极附近电解质溶液pH增大，故C错误；D、没有指明氯气是否处于“标准状况”，不能根据摩尔体积22.4L·mol-1计算，故D项错误。答案选B。
15、D【解析】A.放电时，原电池内部阳离子向正极移动，即Li＋向N极移动，A错误；B.充电时电路中每通过0.5mol电子，则有0.5molLi生成，就有36/xg碳和金属锂复合在一起，B错误；C.放电时，C的化合价未变，Li失电子生成锂离子，M电极的电极反应为LixC-xe-=xLi++6C，C错误；D.充电时，N电极的电极反应为LiFePO4－xe－＝xLi＋＋Li1－xFePO4，D正确；
16、D【解析】A．该装置中没有电源，为原电池，根据氢离子的移动方向可知，A为正极，B为负极，故A错误；B． + e- = Cl－ + 质量不守恒，A为正极，正极有氢离子参与反应，电极反应式为 + 2e-+H+ = Cl－ + ，故B错误；
C．根据电荷守恒，当外电路中有0.2mole-转移时，通过质子交换膜的H+的个数为0.2NA，而发生 + 2e-+H+ = Cl－ + ，则A极区增加的H+的个数为0.1NA，故C错误；
D．原电池中电子从负极B沿导线经小灯泡流向正极A，故D正确；
故选D。
17、B【解析】A、由放电时电池的总反应式为NaBr3+2Na2S2＝3NaBr+Na2S4可知，A为原电池的负极，反应为2S22-﹣2e﹣＝S42-，故A错误；
B、放电时Na+从负极通过阳离子交换膜移向正极，A为原电池的负极，B为原电池的正极，所以Na+从左向右通过阳离子交换膜，故B正确；
C、A为原电池的负极，B为原电池的正极，所以电流方向为B→灯泡→A，故C错误；
D、B为原电池的正极，发生还原反应，故D错误；
18、B
19、A
20、D
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